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JP2008522150A - Means and methods for reducing magnetic crosstalk in biosensors - Google Patents

Means and methods for reducing magnetic crosstalk in biosensors Download PDF

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JP2008522150A
JP2008522150A JP2007542490A JP2007542490A JP2008522150A JP 2008522150 A JP2008522150 A JP 2008522150A JP 2007542490 A JP2007542490 A JP 2007542490A JP 2007542490 A JP2007542490 A JP 2007542490A JP 2008522150 A JP2008522150 A JP 2008522150A
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magnetic field
crosstalk
electrical
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ヨセフス エイ エイチ エム カールマン
ブール バート エム デ
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Koninklijke Philips NV
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Koninklijke Philips NV
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Abstract

磁化されたときに磁化可能な物体SPBにより生成される漏れ磁界SFを検知し、前記検知された漏れ磁界SFに依存する電気物体信号UOBを生成する磁気センサMSであって、前記センサは、前記磁化可能な物体SPBを磁化するための主磁場Hを生成するための磁場発生器WR、WRと、前記主磁場Hと前記漏れ磁界SFとの間の磁気クロストークにより引き起こされる電気物体信号UOB中のクロストーク信号成分の影響を低減させるためのクロストーク低減手段とを有し、前記クロストーク低減手段は、前記クロストーク信号成分と前記電気物体信号UOBの残りの部分との間の信号特性を区別し、電気出力信号Uを生成するように構成されたセンサ。該信号特性は例えば、信号の位相であっても良い。この場合、前記クロストーク低減手段は、前記クロストーク信号成分に対して直交する直交電気信号UORTを生成するための手段PHSFTと、前記電気物体信号UOBにより前記直交電気信号UORTを乗算する乗算器MPとを有しても良く、前記乗算の後の結果の信号UMPは、前記電気出力信号Uのための基準を形成しても良い。前記主磁場H、Hの周波数ωは好ましくは、前記検知された漏れ磁界SFと前記主磁場H、Hとの間のラジアンで表される位相差が、π/2+nπと略等しくとなるように選択され、ここでnは整数である。該信号特性は例えば、信号の振幅であっても良い。この場合、前記主磁場Hは、第1の周波数f、ωを持つ第1の磁気信号Hと、前記第1の周波数f、ωよりもかなり長く且つ前記磁化可能な物体SPBの磁化カットオフ周波数fよりも長い第2の周波数f、ωを持つ第2の磁気信号Hとを有し、前記第1及び第2の磁気信号H、Hは、前記第1の周波数f及び第1の振幅を持つ前記電気物体信号UOBにおける第1の電気信号成分を生成し、また前記第2の周波数f及び第2の振幅を持つ前記電気物体信号における第2の電気信号成分を生成する。前記クロストーク低減手段は、前記第1及び第2の電気信号成分の振幅を測定し、前記測定された振幅を相互に減算する手段G、MP、MP、DFFを有し、前記減算の後の結果の信号が、前記電気出力信号Uのための基準を形成する。どちらの場合においても、前記クロストーク低減手段は、前記減算の後の結果の信号をフィルタリングするためのローパスフィルタLPFを有しても良く、前記ローパスフィルタLPFの後の結果の信号が前記電気出力信号Uであっても良い。A magnetic sensor MS that detects a leakage magnetic field SF generated by a magnetizable object SPB when magnetized and generates an electric object signal U OB that depends on the detected leakage magnetic field SF, the sensor comprising: An electric object caused by magnetic crosstalk between the magnetic field generators WR 1 and WR 2 for generating a main magnetic field H for magnetizing the magnetizable object SPB and the main magnetic field H and the leakage magnetic field SF and a crosstalk reducing unit for reducing the influence of crosstalk signal component in the signal U OB, the crosstalk reduction unit, with the rest of said cross-talk signal component the electrical object signal U OB sensor configured to distinguish signal characteristics between, and generates an electrical output signal U O. The signal characteristic may be, for example, a signal phase. In this case, the cross-talk reduction means multiplies the means PHSFT for generating an orthogonal electric signal U ORT perpendicular to the cross-talk signal component, the quadrature electrical signals U ORT by the electrical object signal U OB And the resulting signal U MP after the multiplication may form a reference for the electrical output signal U O. The frequency ω 1 of the main magnetic fields H and H 1 is preferably such that the phase difference expressed in radians between the detected leakage magnetic field SF and the main magnetic fields H and H 1 is substantially equal to π / 2 + nπ. Where n is an integer. The signal characteristic may be, for example, a signal amplitude. In this case, the main magnetic field H is first frequency f 1, a first magnetic signal H 1 with omega 1, wherein the first frequency f 1, fairly long and the magnetizable objects SPB than omega 1 magnetization cut-off frequency f c a second frequency f 2 greater than, omega 2 second and a magnetic signal H 2 having a magnetic signal H 1 of the first and second 2, H 2 of the Generating a first electrical signal component in the electrical object signal U OB having a first frequency f 1 and a first amplitude, and in the electrical object signal having a second frequency f 2 and a second amplitude; A second electrical signal component is generated. The crosstalk reducing means includes means G V , MP 1 , MP 2 , and DFF for measuring the amplitudes of the first and second electric signal components and subtracting the measured amplitudes from each other. The latter resulting signal forms the reference for the electrical output signal U O. In either case, the crosstalk reducing means may comprise a low pass filter LPF for filtering the resulting signal after the subtraction, the resulting signal after the low pass filter LPF being the electrical output. The signal U O may be used.

Description

本発明は、磁化されたときに磁化可能な物体により生成される漏れ磁界を検知する方法に関する。   The present invention relates to a method for detecting a leakage magnetic field generated by a magnetizable object when magnetized.

本発明は更に、前記検知を実行する磁気センサ及び例えば分子診断、生体試料分析又は化学的試料分析のためのバイオチップにおける斯かるセンサの使用に関する。   The invention further relates to a magnetic sensor for performing said detection and the use of such a sensor in a biochip for eg molecular diagnostics, biological sample analysis or chemical sample analysis.

マイクロアレイ又はバイオチップの導入は、DNA(desoxyribonucleic acid)、RNA(ribonucleic acid)、核酸、タンパク質、細胞及び細胞片、組織成分等についての試料の分析に変革を起こしている。その用途は例えば、(例えば病院における又は個々の医師又は看護士による)ヒトの遺伝子型決定、医学的ふるい分け、生物学的及び薬理学的な研究、唾液中の薬物の検出等である。バイオチップの目的は、試料(通常は溶液)中の生体分子の存在を検出及び定量化することである。   The introduction of microarrays or biochips has revolutionized the analysis of samples for DNA (desoxyribonucleic acid), RNA (ribonucleic acid), nucleic acids, proteins, cells and cell debris, tissue components, and the like. Its applications are, for example, human genotyping (eg in hospitals or by individual doctors or nurses), medical screening, biological and pharmacological research, detection of drugs in saliva, etc. The purpose of a biochip is to detect and quantify the presence of biomolecules in a sample (usually a solution).

バイオチップ(バイオセンサ、バイオセンサチップ、生体マイクロチップ、遺伝子チップ又はDNAチップとも呼ばれる)は、最も単純な形態では、該バイオチップの特定の領域において、大量の種々のプローブ分子が付着した基板から成る。合致する場合には、該基板には、分析対象となる分子又は分子片が結合することができる。   A biochip (also referred to as a biosensor, biosensor chip, biomicrochip, gene chip or DNA chip) is, in its simplest form, from a substrate to which a large amount of various probe molecules are attached in a specific region of the biochip. Become. If they match, the molecule or molecular fragment to be analyzed can be bound to the substrate.

「基板」なる語は、利用され得るいずれの基礎となる物質をも含み、該基板上に、素子、回路又はエピタキシャル層が形成されても良い。「基板」なる語はまた、例えばドープされたシリコン、ガリウムヒ素(GaAs)、ガリウムヒ素リン(GaAsP)、インジウムリン(InP)、ゲルマニウム(Ge)又はシリコンゲルマニウム(SiGe)基板のような半導体基板をも含み得る。「基板」は例えば、半導体基板部分に加えて、SiO又はSi層のような絶縁層を含み得る。かくして「基板」なる語はまた、ガラス、プラスチック、セラミック、シリコン・オン・グラス(silicon-on-glass)、シリコン・オン・サファイア(silicon-on-sapphire)基板を含む。「基板」なる語はかくして、関心のある層又は部分の下にある層のための要素を一般的に定義するために利用される。また「基板」は、例えばガラス又は金属層のような層がその上に形成される、他のいずれの基礎であっても良い。 The term “substrate” includes any underlying material that can be utilized on which an element, circuit, or epitaxial layer may be formed. The term “substrate” also refers to a semiconductor substrate such as a doped silicon, gallium arsenide (GaAs), gallium arsenide phosphorus (GaAsP), indium phosphide (InP), germanium (Ge) or silicon germanium (SiGe) substrate. May also be included. A “substrate” can include, for example, an insulating layer such as a SiO 2 or Si 3 N 4 layer in addition to a semiconductor substrate portion. Thus, the term “substrate” also includes glass, plastic, ceramic, silicon-on-glass, silicon-on-sapphire substrates. The term “substrate” is thus used to define generally the elements for the layer underneath the layer or portion of interest. The “substrate” may also be any other foundation on which a layer such as a glass or metal layer is formed.

例えば、DNA分子の断片は、1つのユニークな相補的なDNA(c−DNA)分子片と結合する。結合反応の出現は例えば、分析対象の分子に結合する蛍光マーカを利用することにより検出される。蛍光マーカの代替として、分析対象の分子に結合される磁気マーカとして磁化可能な物体が利用されることができる。本発明が取り扱うものは、後者のタイプのマーカである。バイオチップにおいては、前記磁化可能な物体は通常、所謂超常磁性ビーズにより実装される。このことは、短時間で、同時に多くの異なる分子又は分子片の少量を分析する能力を提供する。1つのバイオチップは、10乃至1000以上の異なる分子片についての分析を実施することができる。ヒトゲノムプロジェクト並びに遺伝子及びタンパク質の機能についての追跡研究のようなプロジェクトの結果、バイオチップの使用により利用可能となり得る情報の有用性は、今後10年間で急速に増大するものと予想される。バイオチップの機能の一般的な説明は、国際特許出願公開WO03/054523A2において既に記載されている。   For example, a fragment of a DNA molecule binds to one unique piece of complementary DNA (c-DNA) molecule. The appearance of the binding reaction is detected, for example, by using a fluorescent marker that binds to the molecule to be analyzed. As an alternative to fluorescent markers, magnetizable objects can be used as magnetic markers coupled to the molecules to be analyzed. What the present invention deals with is the latter type of marker. In a biochip, the magnetizable object is usually mounted with so-called superparamagnetic beads. This provides the ability to analyze small amounts of many different molecules or molecular fragments simultaneously in a short time. One biochip can perform analysis on 10 to 1000 or more different molecular pieces. As a result of projects such as the Human Genome Project and follow-up studies on gene and protein function, the usefulness of information that may be made available through the use of biochips is expected to increase rapidly over the next decade. A general description of the function of the biochip has already been described in International Patent Application Publication WO03 / 054523A2.

超常磁性ビーズの検出に基づくセンサ(例えば100個)の配列から成るバイオチップは、試料液(例えば血液や唾液のような溶液)中の多くの異なる分子(例えばタンパク質、DNA、濫用薬物、ホルモン)の濃度を同時に測定するために利用され得る。試料液は、目標分子種又は抗原を有する。磁気ラベル(マーカ)を持ち得るいずれの生体分子もが、利用可能性を持つ。測定は、常磁性ビーズを目標に付着させ、該ビーズを印加される磁場を用いて磁化し、(例えば)巨大磁気抵抗(GMR)センサを利用して磁化されたビーズの漏れ磁界(stray field)を検出することにより、実現され得る。   A biochip consisting of an array of sensors (eg 100) based on the detection of superparamagnetic beads is a lot of different molecules (eg proteins, DNA, drugs of abuse, hormones) in a sample solution (eg a solution like blood or saliva) Can be used to measure the concentration of The sample solution has a target molecular species or antigen. Any biomolecule that can carry a magnetic label (marker) has applicability. The measurement involves attaching a paramagnetic bead to the target, magnetizing the bead using an applied magnetic field, and (for example) a stray field of the magnetized bead using a giant magnetoresistive (GMR) sensor. Can be realized by detecting.

本願においては、超常磁性ナノ粒子の励起に基づくバイオチップに焦点が当てられる。しかしながら、異方性磁気抵抗(AMR)及びトンネル磁気抵抗(TMR)のような他の磁気抵抗センサにおける利用も、本発明の一部である。磁場発生器は、磁場を生成する線を流れる電流を有しても良く、それにより超常磁性ビーズを磁化しても良い。超常磁性ビーズからの漏れ磁界は、GMRにおける面内磁化成分を発生させ、抵抗の変化に帰着する。   The present application focuses on biochips based on excitation of superparamagnetic nanoparticles. However, use in other magnetoresistive sensors such as anisotropic magnetoresistance (AMR) and tunneling magnetoresistance (TMR) is also part of the present invention. The magnetic field generator may have a current flowing through a line that generates a magnetic field, thereby magnetizing the superparamagnetic beads. The leakage magnetic field from the superparamagnetic beads generates an in-plane magnetization component in the GMR, resulting in a change in resistance.

本発明の背景の更なる説明のため、図1及び2が参照される。   For further explanation of the background of the invention, reference is made to FIGS.

図2は、基板SBSTR上の磁気センサMSの例を示す。単一の又は複数の斯かるセンサが、同一の基板SBSTR上に一体化され、図1において模式的に示されるようなバイオチップBCPを形成しても良い。磁気センサMSは、本例においては例えば第1の導電線WRにより基板SBSTRに一体化された、磁場発生器を有する。該磁気センサはまた、第2の(又はそれ以上の)導電線WRを有しても良い。磁場Hを発生するため、導電線の代わりに他の手段が利用されても良い。磁場発生器はまた、基板SBSTRの外部(外部励起)に配置されても良い。各磁気センサMSにおいて、例えば巨大磁気抵抗GMRのような磁気抵抗素子が基板SBSTRに一体化され、これによりバイオチップBCPにより収集された情報を読み出し、かくして磁化可能な物体を介して目標分子TRの存在又は不在を読み出し、それにより目標分子TRの面密度を決定又は推定する。磁化可能な物体は好ましくは、所謂超常磁性ビーズSPBにより実現される。目標TRを選択的に結合することが可能な結合サイトBSが、プローブ素子PE上に取り付けられる。プローブ素子PEは、基板SBSTRの上端に取り付けられる。 FIG. 2 shows an example of the magnetic sensor MS on the substrate SBSTR. Single or multiple such sensors may be integrated on the same substrate SBSTR to form a biochip BCP as schematically shown in FIG. The magnetic sensor MS is in this embodiment integrated in the substrate SBSTR by the first conductive line WR 1 example, with a magnetic field generator. Magnetic sensor also includes a second (or more) conductive lines WR 2 may have. In order to generate the magnetic field H, other means may be used instead of the conductive wire. The magnetic field generator may also be placed outside the substrate SBSTR (external excitation). In each magnetic sensor MS, a magnetoresistive element, for example a giant magnetoresistive GMR, is integrated into the substrate SBSTR, thereby reading out the information collected by the biochip BCP and thus via the magnetizable object of the target molecule TR. Read the presence or absence, thereby determining or estimating the surface density of the target molecule TR. The magnetizable object is preferably realized by so-called superparamagnetic beads SPB. A binding site BS capable of selectively binding the target TR is mounted on the probe element PE. The probe element PE is attached to the upper end of the substrate SBSTR.

磁気センサMS又はより一般にはバイオチップBCPの機能は、以下のとおりである。各プローブ素子PEは、特定のタイプの結合サイトBSを備えられる。目標試料TRがプローブ素子PEに提示され又はプローブ素子PE上を通過し、結合サイトBSと目標試料TRとが合致する場合、これらは互いと結合する。超常磁性ビーズSPBは、目標試料TRと直接又は間接的に結合する。超常磁性ビーズSPBは、バイオチップBCPにより収集された情報を読み出すことを可能とする。超常磁性粒子は、磁化測定の時間スケールにおいて頻繁な、熱的に誘導された磁気モーメント反転のために、印加される磁場がゼロの状態で時間平均化された磁化がゼロである、(高分子)結合子又は基質中に懸濁する。平均反転頻度は、
ν=νexp(−KV/kT)
により与えられる。ここでKV(Kは磁気異方性エネルギー密度、Vは粒子体積)は克服される必要があるエネルギー障壁、νは反転試行頻度(典型的な値は10−1)、kはボルツマン定数、Tは絶対温度(ケルビン)である。
The functions of the magnetic sensor MS or more generally the biochip BCP are as follows. Each probe element PE is provided with a specific type of binding site BS. If the target sample TR is presented to the probe element PE or passes over the probe element PE and the binding site BS and the target sample TR match, they bind to each other. Superparamagnetic beads SPB bind directly or indirectly to the target sample TR. Superparamagnetic beads SPB make it possible to read the information collected by the biochip BCP. Superparamagnetic particles have zero time-averaged magnetization with zero applied magnetic field due to frequent thermally induced magnetic moment reversals on the time scale of magnetization measurement (polymer ) Suspend in binder or substrate. The average inversion frequency is
ν = ν 0 exp (−KV / kT)
Given by. Where KV (K is the magnetic anisotropy energy density and V is the particle volume) is an energy barrier that needs to be overcome, ν 0 is the frequency of inversion trials (typically 10 9 s −1 ), and k is Boltzmann Constant, T is absolute temperature (Kelvin).

磁場Hは超常磁性ビーズSPBを磁化し、超常磁性ビーズSPBは応答として、GMRにより検出されることができる漏れ磁界SFを発生する。必須ではないが、GMRは好ましくは、GMRを通過する磁場Hの一部がGMRの層の敏感な方向に垂直となるように配置されるべきである。GMRが敏感である全体の外部(即ちGMR内部ではない)磁界は、図2においてHextにより示されている。 The magnetic field H magnetizes the superparamagnetic beads SPB, and the superparamagnetic beads SPB in response generates a leakage magnetic field SF that can be detected by the GMR. Although not required, the GMR should preferably be arranged such that a portion of the magnetic field H passing through the GMR is perpendicular to the sensitive direction of the GMR layer. GMR is (not words GMR inside) outside the whole is sensitive magnetic field is indicated by H ext in FIG.

バイオチップBCPが水平に(従って重力に対して垂直に)配置されていると仮定すると、GMRは、水平成分を持つ磁場にのみ又は水平成分を持つ磁場に主に敏感となるように配置される。このことは、磁場Hに対するGMRの感度を最小化し、従って磁場HとGMRとの間の磁気クロストークを最小化する。磁場HがGMRと完全に垂直にGMRを通過するとすると、該磁場Hは水平成分を持たない。反対に漏れ磁界SFが水平成分を持ち、GMRの抵抗値に差をもたらす。これにより、(例えば図1には示されていないDC電圧によりバイアスを掛けられた場合にGMRを通過する電流変化により生成される)電気出力信号がセンサMSにより出力されることができ、目標TRの量の尺度となる。しかしながら実際には、GMRは(垂直方向に)無限小に作成されることはできない。それ故、磁場Hの水平成分は常に利用可能である(例えば統合された電流により生成される円形対象磁場のような、印加される磁力線が完全に均一でない場合)。更に、GMRは、1つの方向にのみ完全に敏感とはならない。更に、磁場HのGMRとの整合は完全とはならず、何らかの機構的な位置的理由により望ましくないものとさえなり得る。これらの不完全さは全て、磁場とGMRとの間の一定のクロストークへと導き、即ち検知される出力信号は漏れ磁界SFのみに依存するものではなく、磁場Hにも直接に依存するものとなる。該クロストークは、図2においてHとして示される。クロストークは、大量の異なる生体分子の密度の測定の精度を低減させる。特に漏れ磁界SFが非常に弱く(又は磁気クロストーク場が安定でない)、従って非常に高い磁気センサMSの感度が必要される場合には、測定の精度はあまりにも悪くなり得る。非常に敏感な測定については、磁気クロストークが、漏れ磁界SFの10倍高くなることさえ起こり得る。このことは勿論、測定を無益にする。それ故、磁気クロストークを減少させる又は磁気クロストークの影響を低減させる高いニーズがある。 Assuming that the biochip BCP is placed horizontally (and thus perpendicular to gravity), the GMR is placed only in a magnetic field with a horizontal component or mainly sensitive to a magnetic field with a horizontal component. . This minimizes the sensitivity of the GMR to the magnetic field H and thus minimizes the magnetic crosstalk between the magnetic field H and the GMR. If the magnetic field H passes through the GMR completely perpendicular to the GMR, the magnetic field H has no horizontal component. On the other hand, the leakage magnetic field SF has a horizontal component and causes a difference in the resistance value of the GMR. This allows an electrical output signal (generated by a current change passing through the GMR when biased by a DC voltage not shown in FIG. 1, for example) to be output by the sensor MS, and the target TR A measure of the amount of In practice, however, the GMR cannot be made infinitely small (in the vertical direction). Therefore, the horizontal component of the magnetic field H is always available (for example, when the applied magnetic field lines are not perfectly uniform, such as a circular object magnetic field generated by an integrated current). Furthermore, GMR is not completely sensitive in only one direction. Furthermore, the alignment of the magnetic field H with the GMR is not perfect and can even be undesirable for some mechanistic positional reasons. All of these imperfections lead to a constant crosstalk between the magnetic field and the GMR, ie the detected output signal does not depend only on the leakage field SF, but also directly on the magnetic field H. It becomes. The crosstalk is shown as H X in FIG. Crosstalk reduces the accuracy of measuring the density of large numbers of different biomolecules. The accuracy of the measurement can be too bad, especially if the leakage field SF is very weak (or the magnetic crosstalk field is not stable) and therefore a very high sensitivity of the magnetic sensor MS is required. For very sensitive measurements, the magnetic crosstalk can even be 10 times higher than the leakage field SF. This, of course, makes the measurement useless. Therefore, there is a high need to reduce magnetic crosstalk or reduce the effects of magnetic crosstalk.

それ故本発明の目的は、実質的に検知される漏れ磁界にのみ依存する出力信号を生成する、磁化されたときに磁化可能な物体により生成される漏れ磁界を検知するための磁気センサを提供することにある。   Therefore, an object of the present invention is to provide a magnetic sensor for detecting a leakage magnetic field generated by a magnetizable object when magnetized, producing an output signal that is substantially dependent only on the detected leakage magnetic field. There is to do.

本目的を達成するため、本発明は、磁化されたときに磁化可能な物体により生成される漏れ磁界を検知し、前記検知された漏れ磁界に依存する電気物体信号を生成する磁気センサであって、前記センサは、前記磁化可能な物体を磁化するための主磁場を生成するための磁場発生器と、前記主磁場と前記漏れ磁界との間の磁気クロストークにより引き起こされる前記電気物体信号中のクロストーク信号成分の影響を低減させるためのクロストーク低減手段とを有し、前記クロストーク低減手段は、前記クロストーク信号成分と前記電気物体信号の残りの部分との間で信号特性を区別し、電気出力信号を生成するように構成されたセンサを提供する。   To achieve this object, the present invention is a magnetic sensor for detecting a leakage magnetic field generated by a magnetizable object when magnetized and generating an electric object signal dependent on the detected leakage magnetic field. The sensor includes a magnetic field generator for generating a main magnetic field for magnetizing the magnetizable object, and in the electric object signal caused by magnetic crosstalk between the main magnetic field and the leakage magnetic field. Crosstalk reducing means for reducing the influence of the crosstalk signal component, the crosstalk reducing means distinguishing signal characteristics between the crosstalk signal component and the rest of the electrical object signal. A sensor configured to generate an electrical output signal is provided.

クロストーク信号成分と電気物体信号の残りの部分との間で信号特性を区別することにより、クロストークは物体信号から分離されることができ、従ってクロストークのない出力信号が生成されることができる。   By distinguishing the signal characteristics between the crosstalk signal component and the rest of the electrical object signal, the crosstalk can be separated from the object signal, thus producing an output signal without crosstalk. it can.

前記信号特性は、例えば信号の位相であっても良い。磁気クロストーク(即ち磁場発生器から直接来る磁場)と漏れ磁界(即ち常磁性ビーズを介して磁場発生器から来る磁場)との間の区別は、漏れ磁界が、(直接の)磁場と比べて時間的に遅延するという事実により可能である。前記クロストーク低減手段は、前記クロストーク信号成分に対して直交する直交電気信号を生成するための手段と、前記電気物体信号により前記直交電気信号を乗算する乗算器とを有しても良く、前記乗算の後の結果の信号は、前記電気出力信号のための基準を形成しても良い。結果の信号は、電気出力信号として直接利用されても良い。しかしながら好ましくは、前記クロストーク低減手段は、前記乗算の後の前記結果の信号をフィルタリングするローパスフィルタを有する。このときローパスフィルタが電気出力信号を生成する。前記主磁場の周波数は、前記検知された漏れ磁界と前記主磁場との間のラジアンで表される位相差が、π/2+nπと略等しくとなるように選択されても良く、ここでnは整数である。このようにして、センサのゲインが最大化される。   The signal characteristic may be, for example, a signal phase. The distinction between magnetic crosstalk (ie magnetic field coming directly from a magnetic field generator) and leakage magnetic field (ie magnetic field coming from a magnetic field generator via a paramagnetic bead) is that the leakage magnetic field is compared to the (direct) magnetic field. This is possible due to the fact that it is delayed in time. The crosstalk reducing means may comprise means for generating an orthogonal electrical signal orthogonal to the crosstalk signal component, and a multiplier for multiplying the orthogonal electrical signal by the electrical object signal, The resulting signal after the multiplication may form a reference for the electrical output signal. The resulting signal may be used directly as an electrical output signal. Preferably, however, the crosstalk reducing means comprises a low pass filter that filters the resulting signal after the multiplication. At this time, the low-pass filter generates an electrical output signal. The frequency of the main magnetic field may be selected such that the phase difference expressed in radians between the detected leakage magnetic field and the main magnetic field is approximately equal to π / 2 + nπ, where n is It is an integer. In this way, the sensor gain is maximized.

他の信号特性は、例えば信号の振幅であっても良い。このことは例えば、前記主磁場が、第1の周波数を持つ第1の磁気信号と、前記第1の周波数よりもかなり長く且つ前記磁化可能な物体の磁化カットオフ周波数よりも長い第2の周波数を持つ第2の磁気信号とを有する場合に適用され得る。磁化カットオフ周波数より高い周波数については、生成される漏れ磁界の強度は、周波数の増大により減少する。前記第1及び第2の磁気信号は、前記第1の周波数及び第1の振幅を持つ前記電気物体信号における第1の電気信号成分を生成し、且つ前記第2の周波数及び第2の振幅を持つ前記電気物体信号における第2の電気信号成分を生成する。前記クロストーク低減手段は、前記第1及び第2の電気信号成分の振幅を測定し、前記測定された振幅を相互に減算する手段を有し、前記減算の後の結果の信号が、前記電気出力信号のための基準を形成する。結果の信号は、電気出力信号として直接利用されても良い。しかしながら好ましくは、前記クロストーク低減手段は、前記減算の後の結果の信号をフィルタリングするためのローパスフィルタを有する。このときローパスフィルタが電気出力信号を生成する。好ましくは、前記第1の周波数は前記磁化カットオフ周波数よりも低く、前記第2の周波数は前記磁化カットオフ周波数よりもかなり高い。このようにして、第1の周波数においては磁気クロストーク及び漏れ磁界が共にGMRにおいて殆ど弱められず、一方で第2の周波数においては磁気クロストークが殆ど弱められず且つ漏れ磁界が劇的に弱められる。このことは、クロストークの相殺を非常に容易にする。なぜならこのとき、それぞれ第1及び第2の周波数を持つ双方の結果の物体信号は相互に減算させられる必要があるのみであり、物体信号のうち少なくとも一方の振幅を適応させる必要がないからである。   Another signal characteristic may be, for example, the amplitude of the signal. For example, this means that the main magnetic field has a first magnetic signal having a first frequency and a second frequency that is much longer than the first frequency and longer than the magnetization cutoff frequency of the magnetizable object. And a second magnetic signal having. For frequencies higher than the magnetization cutoff frequency, the strength of the generated stray field decreases with increasing frequency. The first and second magnetic signals generate a first electrical signal component in the electrical object signal having the first frequency and a first amplitude, and have the second frequency and the second amplitude. A second electric signal component in the electric object signal is generated. The crosstalk reducing means has means for measuring the amplitudes of the first and second electric signal components and subtracting the measured amplitudes from each other, and the resulting signal after the subtraction is the electric signal. Form a reference for the output signal. The resulting signal may be used directly as an electrical output signal. Preferably, however, the crosstalk reducing means comprises a low pass filter for filtering the resulting signal after the subtraction. At this time, the low-pass filter generates an electrical output signal. Preferably, the first frequency is lower than the magnetization cutoff frequency and the second frequency is much higher than the magnetization cutoff frequency. In this way, both the magnetic crosstalk and the leakage magnetic field are hardly attenuated in the GMR at the first frequency, while the magnetic crosstalk is hardly attenuated and the leakage magnetic field is dramatically reduced at the second frequency. It is done. This makes crosstalk cancellation very easy. This is because at this time both the resulting object signals, each having the first and second frequencies, need only be subtracted from each other, and it is not necessary to adapt the amplitude of at least one of the object signals. .

本発明の上述の実施例において、磁気クロストークの影響が低減される。しかしながら、より直接的に磁気クロストークを消去することも可能である。それ故本発明はまた、磁化されたときに磁化可能な物体により生成される漏れ磁界を検知し、前記検知された漏れ磁界に依存する電気物体信号を生成する磁気センサであって、前記センサは、前記磁化可能な物体を磁化するための第1の主磁場を生成するための第1の外部磁場発生器と、前記第1の外部主磁場と前記漏れ磁界との間の磁気クロストークにより引き起こされる前記電気物体信号中のクロストーク信号成分の影響を低減させるためのクロストーク低減手段とを有し、前記クロストーク低減手段は、前記第1の外部主磁場と前記漏れ磁界との間の磁気クロストークを補償するための第2の主磁場を生成するための第2の外部磁場発生器を有するセンサを提供する。第2の主磁場の振幅及び位相に適切な値を選択することにより、磁気クロストークが消去される。前記第1及び第2の外部磁場発生器は例えば、それぞれ第1及び第2の交流電流が流れる第1及び第2のコイルを有しても良く、ここで前記第1及び第2の交流電流は同一の周波数を持ち、前記磁気センサの動作中に流れる。前記クロストーク低減手段は、前記磁気クロストークを最小化するために、前記第1の交流電流の振幅と第2の交流電流の振幅との比を適応させる手段を有しても良い。前記クロストーク低減手段は更に、前記磁気クロストークを更に低減させるために、前記第1の交流電流の位相と第2の交流電流の位相との差を適応させる手段を有しても良い。このことは、第1及び第2の磁場の相互強度及び相互位相を適応させる簡単な方法である。なぜなら、機構的な適応が必要とされないからである。ことによると、例えば一般に知られたフィードバック技術を適用することにより、該適応は自動的に実行されることができる。   In the above-described embodiment of the present invention, the effect of magnetic crosstalk is reduced. However, it is also possible to erase the magnetic crosstalk more directly. Therefore, the present invention also provides a magnetic sensor that detects a leakage magnetic field generated by a magnetizable object when magnetized and generates an electrical object signal that depends on the detected leakage magnetic field, the sensor comprising: Caused by a first external magnetic field generator for generating a first main magnetic field for magnetizing the magnetizable object, and magnetic crosstalk between the first external main magnetic field and the leakage magnetic field Crosstalk reducing means for reducing the influence of the crosstalk signal component in the electrical object signal, wherein the crosstalk reducing means is a magnetic field between the first external main magnetic field and the leakage magnetic field. A sensor is provided having a second external magnetic field generator for generating a second main magnetic field for compensating for crosstalk. By selecting appropriate values for the amplitude and phase of the second main magnetic field, magnetic crosstalk is eliminated. The first and second external magnetic field generators may have, for example, first and second coils through which first and second alternating currents flow, respectively, where the first and second alternating currents are provided. Have the same frequency and flow during operation of the magnetic sensor. The crosstalk reducing means may include means for adapting a ratio between the amplitude of the first alternating current and the amplitude of the second alternating current in order to minimize the magnetic crosstalk. The crosstalk reducing means may further comprise means for adapting a difference between the phase of the first alternating current and the phase of the second alternating current in order to further reduce the magnetic crosstalk. This is a simple way to adapt the mutual strength and phase of the first and second magnetic fields. This is because no mechanical adaptation is required. The adaptation can be performed automatically, for example by applying generally known feedback techniques.

本発明は更に、磁化されたときに磁化可能な物体により生成される漏れ磁界を検知するための方法であって、
第1の主ステップにおいて、
磁化可能な物体が存在しない状態で主磁場を生成するステップと、
磁化可能な物体が存在するとした場合に該磁化可能な物体から生成された漏れ磁界であるかのように前記磁場を検知するステップと、
前記検知された磁場から電気物体信号を生成するステップと、
前記電気物体信号の振幅を測定するステップと、
前記電気物体信号の振幅をメモリに保存するステップと
を実行するステップと、
第2の主ステップにおいて、
前記磁化可能な物体を磁化するための主磁場を生成するステップと、
前記磁化可能な物体から生成される漏れ磁界を検知するステップと、
前記検知された漏れ磁界から更なる電気物体信号を生成するステップと、
前記更なる電気物体信号の振幅を測定するステップと、
前記保存された前記電気物体信号の振幅を取得するステップと、
前記保存された振幅と前記更なる電気物体信号の振幅とを相互に減算し、それにより電気出力信号を生成するステップと、
を実行するステップと、
を有する方法を提供する。
The present invention is further a method for detecting a leakage magnetic field generated by a magnetizable object when magnetized, comprising:
In the first main step,
Generating a main magnetic field in the absence of a magnetizable object;
Detecting the magnetic field as if it were a stray field generated from the magnetizable object if there was a magnetizable object;
Generating an electrical object signal from the detected magnetic field;
Measuring the amplitude of the electrical object signal;
Storing the amplitude of the electrical object signal in a memory; and
In the second main step,
Generating a main magnetic field for magnetizing the magnetizable object;
Detecting a leakage magnetic field generated from the magnetizable object;
Generating a further electrical object signal from the detected leakage magnetic field;
Measuring the amplitude of the further electrical object signal;
Obtaining an amplitude of the stored electrical object signal;
Subtracting the stored amplitude and the amplitude of the further electrical object signal from each other, thereby generating an electrical output signal;
A step of performing
A method is provided.

磁気クロストーク(の影響)を低減する上述した方法に対する本方法の利点は、センサにおいて機能的な変更が必要とされないという事実である。従って、本方法は、本明細書において開示される本発明のバイオチップにのみではなく、先行技術のバイオチップにもうまく利用されることができる。   The advantage of the present method over the above-described method of reducing magnetic crosstalk is the fact that no functional changes are required in the sensor. Thus, the method can be successfully applied not only to the biochip of the present invention disclosed herein, but also to prior art biochips.

本発明は、添付図面を参照しながら更に説明される。   The invention will be further described with reference to the accompanying drawings.

図は単に模式的なものであって、限定的なものではない。図において、幾つかの要素のサイズは誇張され定縮尺で描かれておらず、単に説明の目的のためのものである。図面に対する説明は単に本発明の原理を説明するためのものであり、本発明を該説明及び/又は図面に限定するものと解釈されるべきではない。   The figures are merely schematic and are not limiting. In the drawings, the size of some of the elements are exaggerated and not drawn on scale and are for illustrative purposes only. The description with respect to the drawings is merely illustrative of the principles of the invention and should not be construed as limiting the invention to the description and / or drawings.

図3は、磁場成分Hextの関数として、GMRの抵抗を示す。GMRの感度sGMR=dRGMR/dHextは一定ではなくHextに依存するものであることに留意されたい。 FIG. 3 shows the resistance of the GMR as a function of the magnetic field component H ext . Note that the sensitivity of GMR s GMR = dR GMR / dH ext is not constant but depends on H ext .

図2に示されたようなセンサMSにおいては、巨大磁気抵抗GMRの代わりに、トンネル磁気抵抗(TMR)又は異方性磁気抵抗(AMR)といった特定のタイプの抵抗のような、磁場に依存する特性(パラメータ)を持つ他のいずれの手段が利用されても良い。AMR、GMR又はTMR物質においては、磁場の印加の結果として1以上の層の磁化方向が変化するとき、電気抵抗が変化する。GMRは、所謂スイッチング磁気層の間に導電中間層を持つ層構造のための磁気抵抗であり、TMRは、磁性金属電極層及び誘電体中間層を有する層構造のための磁気抵抗である。   In a sensor MS as shown in FIG. 2, instead of a giant magnetoresistance GMR, it depends on a magnetic field, such as a specific type of resistance such as tunneling magnetoresistance (TMR) or anisotropic magnetoresistance (AMR). Any other means having characteristics (parameters) may be used. In AMR, GMR, or TMR materials, the electrical resistance changes when the magnetization direction of one or more layers changes as a result of the application of a magnetic field. GMR is a magnetoresistance for a layer structure having a conductive intermediate layer between so-called switching magnetic layers, and TMR is a magnetoresistance for a layer structure having a magnetic metal electrode layer and a dielectric intermediate layer.

GMR技術においては、2つの非常に薄い磁性膜が非常に接近した構造が開発されてきた。第1の磁性膜は、通常交換バイアス層に該第1の磁性膜を近接して保持することにより固定され、このことは該第1の磁性膜の帯磁方向が固定されることを意味する。交換バイアス層は、第1の磁性膜の帯磁方向を固定する反強磁性物質の層である。第2の磁性層即ち自由層は、自由な可変の帯磁方向を持つ。本例においては超常磁性粒子SPBの磁化の変化に起因する磁場の変化が、自由磁性層の帯磁方向の回転を引き起こし、次いでGMR構造の抵抗の増大又は減少を引き起こす。低い抵抗は一般に、センサと固定された層とが同一の方向に磁気的に配向させられたときに生じる。高い抵抗は、センサと固定された層(膜)との磁気的な配向が互いに反対となるときに生じる。   In GMR technology, structures have been developed in which two very thin magnetic films are very close together. The first magnetic film is usually fixed by holding the first magnetic film close to the exchange bias layer, which means that the magnetization direction of the first magnetic film is fixed. The exchange bias layer is a layer of an antiferromagnetic material that fixes the magnetization direction of the first magnetic film. The second magnetic layer or free layer has a freely variable magnetization direction. In this example, the change in the magnetic field due to the change in magnetization of the superparamagnetic particles SPB causes the free magnetic layer to rotate in the magnetization direction, and then causes the resistance of the GMR structure to increase or decrease. Low resistance generally occurs when the sensor and the fixed layer are magnetically oriented in the same direction. High resistance occurs when the magnetic orientation of the sensor and the fixed layer (film) is opposite to each other.

TMRは、隔離(トンネル)障壁により離隔された2つの強磁性電極層から成る。該障壁は非常に薄い必要があり、即ち1nmのオーダーのものである必要がある。その場合にのみ、電子が該障壁をトンネル通過することができる。このことは量子力学的な輸送工程である。交換バイアス層を利用することにより、一方の層の磁気的な配列は、他方に影響を与えることなく変化させられることができる。本例においては超常磁性粒子SPBの磁化の変化に起因する磁場の変化が、センサ膜の帯磁方向の回転を引き起こし、次いでTMR構造の抵抗の増大又は減少を引き起こす。   The TMR consists of two ferromagnetic electrode layers separated by an isolation (tunnel) barrier. The barrier needs to be very thin, i.e. on the order of 1 nm. Only then can electrons tunnel through the barrier. This is a quantum mechanical transport process. By utilizing an exchange bias layer, the magnetic alignment of one layer can be changed without affecting the other. In this example, the change in the magnetic field due to the change in the magnetization of the superparamagnetic particle SPB causes the sensor film to rotate in the magnetization direction, and then increases or decreases the resistance of the TMR structure.

AMRにおいては、強磁性物質の抵抗が、電流が磁化の方向となす角に依存する。この現象は、強磁性物質の電子散乱断面における非対称性によるものである。   In AMR, the resistance of a ferromagnetic material depends on the angle that the current makes with the direction of magnetization. This phenomenon is due to asymmetry in the electron scattering cross section of the ferromagnetic material.

図4は、物体信号UOBにおけるクロストーク信号成分と物体信号の残りとを区別するために、クロストーク信号と検知された漏れ磁界SFとの位相差が利用される、本発明の実施例を示す。磁気センサMSは、角振動数ωを持つAC(交流)電圧/電流を発生するための発生器Gを有する。該発生器は、線WRを流れるAC電流を発生し、それに応じて主磁場Hを生成する(図2を参照)。主磁場Hは超常磁性ビーズSPBを磁化させ、それに応じて漏れ磁界SFを生成する(また図2を参照)。図1及び2を参照しながらさきに説明したように、漏れ磁界SFは該GMRの敏感な(x)方向に大きな成分を有するため、GMRは漏れ磁界SFを検知することができる(図2におけるx方向参照)。さきに説明したように、主磁場Hに直接起因する(即ち常磁性ビーズSPBを介することのない)、GMRにおいて検知される磁場の水平方向の幾分かの成分が常に存在する。この所謂磁気クロストークは、図4においてHXTとして示されている。GMRは、DC電流源IBIASにより出力される電流iによりバイアスを掛けられる。電流iは、GMRにおける内部磁場を生成する。それ故、電流iの適切な値を選択することにより、図3に示される曲線は水平方向に「移動」させられることができ、GMRの適切な感度が選択されることができる。殆どの場合、可能な限り最も高い感度(図3における「最も高い」負の傾き)が選択されるであろう。磁気センサMSは更に、増幅器AMP、移相器PHSFT、乗算器MP及び周波数ローパスフィルタLPFを有する。増幅器AMPの入力部は、漏れ磁界SFにより引き起こされる電圧変化を受信するため、GMRに結合される。該電圧変化はバッファリングされ、好ましくは増幅器AMPにより増幅される。増幅器AMPは、該増幅器AMPの出力部において、物体信号UOBを出力する。移相器PHSFTの入力部は、線WRを流れるAC電流と位相が揃った、及び従って主磁場Hとクロストーク場HXTとも位相が揃ったAC信号を受信するように結合される。移相器PHSFTは、該移相器PHSFTの入力部におけるAC信号に対して90度位相が遅延された直交電気信号UORTを出力する。磁気クロストークHXTは、以下の式[1]により表される:
XT=Hcosωt [1]
4, in order to distinguish between the remaining crosstalk signal components and the object signal in the object signal U OB, the phase difference between the leakage magnetic field SF sensed crosstalk signal is used, the embodiment of the present invention Show. The magnetic sensor MS has a generator G for generating an AC (alternating current) voltage / current having an angular frequency ω 1 . The generator generates an AC current flowing through the line WR 1 and generates the main magnetic field H accordingly (see FIG. 2). The main magnetic field H magnetizes the superparamagnetic beads SPB and generates a leakage magnetic field SF accordingly (see also FIG. 2). As described above with reference to FIGS. 1 and 2, since the leakage magnetic field SF has a large component in the sensitive (x) direction of the GMR, the GMR can detect the leakage magnetic field SF (in FIG. 2). see x direction). As explained earlier, there is always some horizontal component of the magnetic field detected in the GMR that is directly attributable to the main magnetic field H (ie not via the paramagnetic beads SPB). This so-called magnetic crosstalk is shown as HXT in FIG. GMR is biased by a current i s output by DC current source I BIAS. Current i s generates an internal magnetic field in the GMR. Therefore, by selecting an appropriate value of the current i s, the curve shown in Figure 3 can be allowed to "move" in the horizontal direction, it is possible to correct the sensitivity of the GMR is selected. In most cases, the highest sensitivity possible (“highest” negative slope in FIG. 3) will be selected. The magnetic sensor MS further includes an amplifier AMP, a phase shifter PHSFT, a multiplier MP, and a frequency low-pass filter LPF. The input of the amplifier AMP is coupled to the GMR for receiving voltage changes caused by the leakage magnetic field SF. The voltage change is buffered and preferably amplified by an amplifier AMP. Amplifier AMP, at the output of the amplifier AMP, outputs the object signal U OB. The input of the phase shifter PHSFT is coupled to receive an AC signal that is in phase with the AC current flowing through line WR 1 , and thus both the main magnetic field H and the crosstalk field H XT are also in phase. Phase shifter PHSFT outputs a quadrature electrical signals U ORT 90 degrees out of phase with the AC signal is delayed at the input of the該移phase shifter PHSFT. The magnetic crosstalk H XT is represented by the following equation [1]:
H XT = H 1 cos ω 1 t [1]

磁気センサMSによって観測される、磁化された常磁性ビーズSPBの磁界成分は、クロストーク場HXTよりも位相の量φだけ遅延している。従って、漏れ磁界SFは、以下の式[2]により表される:
SF=Hcos(ωt−φ) [2]
はビーズの数に依存する。
The magnetic field component of the magnetized paramagnetic bead SPB, which is observed by the magnetic sensor MS, is delayed by a phase amount φ with respect to the crosstalk field HXT . Therefore, the leakage magnetic field SF is represented by the following formula [2]:
SF = H b cos (ω 1 t−φ) [2]
Hb depends on the number of beads.

該遅延の効果は、磁化及び緩和時間定数によりモデル化される。緩和時間定数τneelは、励起場がゼロまで減少した場合の緩和時間を表す(R. Koetizらによる「Neel relaxation」(「Journal of Magnetism and Magnetic Materials」、194 (1999年)、62頁)を参照)。常磁性ビーズSPBを磁化するために掛かる時間のため、常磁性ビーズSPBの漏れ磁界SFは、印加される主磁場Hよりも遅延している。このことは、主磁場Hの位相と略同一の位相を持つクロストーク場HXTと対照的である。角振動数ω<<1/τneelにおいては、位相の遅延φは小さい。しかしながら、本質的に印加される主磁場Hの成分であるクロストーク場HXTの位相は、変化しない。このことは、磁気センサMSにおいて、磁気クロストーク場HXTと常磁性ビーズSPBからの漏れ磁界SFとの間の位相差に、依然として帰着する。増幅器AMPによる増幅の後、物体信号UOBは、直交電気信号UORT=sinωtを用いて復調される。該復調は、直交電気信号UORTにより物体信号UOBを乗算する乗算器MPにより実行され、これにより、乗算器MPの出力部において、目標粒子TR(図2を参照)の量の尺度となる電気出力信号Uのための基準を形成する、クロストークのない信号UMPを出力する。物体信号UOBは、以下の式[3]により表される:
OB∝Hcos(ωt−φ)・sinωt=1/2・H{sinφ+sin(2ωt−φ)} [3]
The effect of the delay is modeled by magnetization and relaxation time constants. The relaxation time constant τ neel represents the relaxation time when the excitation field decreases to zero (“Neel relaxation” by R. Koetiz et al. (“Journal of Magnetism and Magnetic Materials”, 194 (1999), p. 62)). reference). Due to the time taken to magnetize the paramagnetic beads SPB, the leakage magnetic field SF of the paramagnetic beads SPB is delayed from the applied main magnetic field H. This is in contrast to a crosstalk field HXT having a phase that is substantially the same as the phase of the main magnetic field H. At the angular frequency ω << 1 / τneel , the phase delay φ is small. However, the phase of the crosstalk field HXT , which is essentially a component of the main magnetic field H applied, does not change. This still results in the phase difference between the magnetic crosstalk field H XT and the leakage field SF from the paramagnetic beads SPB in the magnetic sensor MS. After amplification by the amplifier AMP, the object signal U OB is demodulated using the quadrature electrical signal U ORT = sinω 1 t. The demodulation is performed by a multiplier MP that multiplies the object signal U OB by the quadrature electrical signal U ORT, thereby providing a measure of the amount of target particles TR (see FIG. 2) at the output of the multiplier MP. Output a signal U MP without crosstalk, which forms the reference for the electrical output signal U 0 . The object signal U OB is represented by the following equation [3]:
U OB αH b cos (ω 1 t-φ) · sinω 1 t = 1/2 · H b {sinφ + sin (2ω 1 t-φ)} [3]

ローパスフィルタLPFの後、出力信号Uは、以下の式[4]により表される:
=1/2・Hsinφ [4]
After the low pass filter LPF, the output signal U 0 is represented by the following equation [4]:
U 0 = 1/2 · H b sinφ [4]

式[4]から、出力信号Uは、磁気センサMSの近くの常磁性ビーズSPBの数を表し、磁気クロストークHXTを表さないことが明らかである。なぜなら、式[4]には振幅H(式[2]を参照)のみが存在し、振幅H(式[1]を参照)が存在しないからである。式[4]から、磁気センサMSにおける最大のゲインに到達するためには、位相遅延の正弦(=sinφ)が1に等しいべきであり、従って主磁場Hの振動数ωは好ましくは、角振動数で表される位相遅延φが略π/2+nπ(nは整数)に等しくなるように選択されるべきであることが明らかである。明らかに、PHSFTにおける位相シフトは、遅延即ち増幅器における位相シフトに対して補正される。 From equation [4], it is clear that the output signal U 0 represents the number of paramagnetic beads SPB near the magnetic sensor MS and does not represent magnetic crosstalk H XT . This is because only the amplitude H b (see Equation [2]) exists in Equation [4], and there is no amplitude H 1 (see Equation [1]). From equation [4], in order to reach the maximum gain in the magnetic sensor MS is the phase delay sine (= sin [phi) is should be equal to 1, thus vibration frequency omega 1 of the main magnetic field H is preferably square It is clear that the phase delay φ expressed in frequency should be selected to be approximately equal to π / 2 + nπ (n is an integer). Obviously, the phase shift in PHSFT is corrected for the delay or phase shift in the amplifier.

図6は、物体信号UOBにおけるクロストーク信号成分と物体信号の残りとを区別するために、クロストーク信号HXTと検知された漏れ磁界SFとの振幅差が利用される、本発明の実施例を示す。上述の実施例と同様に、磁気センサMSは、AC発生器G(本例ではAC発生器は第1の周波数f及び第2の周波数fを生成する)、線WR、GMR、DC電流源IBIAS、増幅器AMP及び周波数ローパスフィルタLPFを有する。磁気センサMSは更に、加算手段SM、利得適応器G、第1の乗算器MP、第2の乗算器MP及び減算器DFFを有する。乗算器MPの第1の入力部及び乗算器MPの第1の入力部は、増幅器AMPの出力部に結合される。第1の乗算器MPの第2の入力部は、第1の周波数fを持つAC信号を受信するように、利得適応器Gを介して結合される。第2の乗算器MPの第2の入力部は、第2の周波数fを持つAC信号を受信するように結合される。減算器DFFは、とりわけ第1のDC信号DCを受信するため、第1の入力部により第1の乗算器MPの出力部と結合され、またとりわけ第2のDC信号DCを受信するため、第2の入力部により第2の乗算器MPの出力部と結合される。減算器DFFの出力部は、減算の後の結果の信号を出力するため、ローパスフィルタLPFの入力部に結合される。ローパスフィルタLPFの出力部は、出力信号Uを出力する。加算手段SMは、発生器Gからの2つのAC信号を加算し、第1及び第2の周波数f及びfの両方を持つ(等しい振幅を持つ)、線WRを流れるAC電流を供給する。 FIG. 6 shows an implementation of the invention in which the amplitude difference between the crosstalk signal H XT and the detected leakage field SF is used to distinguish the crosstalk signal component in the object signal U OB from the rest of the object signal. An example is shown. Similar to the embodiment described above, the magnetic sensor MS comprises an AC generator G (in this example the AC generator generates a first frequency f 1 and a second frequency f 2 ), lines WR 1 , GMR, DC It has a current source I BIAS , an amplifier AMP, and a frequency low-pass filter LPF. The magnetic sensor MS further includes addition means SM, a gain adaptor G V , a first multiplier MP 1 , a second multiplier MP 2 and a subtractor DFF. First first input of the input unit and the multiplier MP 2 of the multiplier MP 1 is coupled to the output of the amplifier AMP. A second input of the first multiplier MP 1 is to receive an AC signal having a first frequency f 1, it is coupled via a gain adaptation unit G V. A second input of the second multiplier MP 2 is coupled to receive an AC signal having a second frequency f 2. The subtractor DFF is coupled with the output of the first multiplier MP 1 by means of a first input, in particular for receiving the first DC signal DC 1 , and more particularly for receiving the second DC signal DC 2 . Therefore, coupled with the second output of the multiplier MP 2 by the second input unit. The output of the subtractor DFF is coupled to the input of the low pass filter LPF to output the resulting signal after subtraction. The output of the low pass filter LPF, and outputs an output signal U 0. Summing means SM adds the two AC signals from generator G and supplies an AC current flowing through line WR 1 having both first and second frequencies f 1 and f 2 (with equal amplitude). To do.

利得適応器Gは、代替として、発生器Gと第2の乗算器MPの第2の入力部との間に配置されても良い。利得適応器Gの他の代替の位置は、増幅器AMPの出力部と第1の乗算器MPの第1の入力部との間、増幅器AMPの出力部と第2の乗算器MPの第1の入力部との間、第1の乗算器MPの出力部と減算器DFFの第1の入力部との間、及び第2の乗算器MPの出力部と減算器DFFの第2の入力部との間である。 Gain adaptive generator G V may alternatively generator G and may be disposed between the second second input of the multiplier MP 2. Position of another alternative of the gain adaptive unit G V is between the first input of the output unit and the first multiplier MP 1 of the amplifier AMP, the output unit and the second amplifier AMP multiplier MP 2 Between the first input section, between the output section of the first multiplier MP1 and the first input section of the subtractor DFF, and between the output section of the second multiplier MP2 and the subtractor DFF. Between the two input units.

図5は、図6に示された本発明の実施例を更に説明するためのボード線図を示す。   FIG. 5 shows a Bode diagram for further explaining the embodiment of the present invention shown in FIG.

本実施例の機能は、以下のとおりである。印加される主磁場H(図2を参照)は、比較的低い周波数fと比較的高い周波数fとの2つの周波数から成る。磁気クロストークHXTは周波数に依存しないため、結果のクロストーク信号の振幅は、両方の周波数に対して等しい。従って、クロストーク信号HXTは、以下の式[5]によって表される:
XT=Hcosωt+Hcosωt [5]
The functions of this embodiment are as follows. The applied main magnetic field H (see FIG. 2) consists of two frequencies, a relatively low frequency f 1 and a relatively high frequency f 2 . Since the magnetic crosstalk H XT is frequency independent, the resulting crosstalk signal amplitude is equal for both frequencies. Accordingly, the crosstalk signal H XT is represented by the following equation [5]:
H XT = H 1 cos ω 1 t + H 2 cos ω 2 t [5]

しかしながら、常磁性ビーズSPBからの信号は周波数に依存する。印加される磁場Hの周波数fが、該ビーズの磁化カットオフ周波数(ω=1/τNeel)よりもかなり高い場合には、常磁性ビーズSPBは磁化されにくく、即ち常磁性ビーズSPBは印加される主磁場Hに追従するには「遅く」なり過ぎ、検出される信号はかなり小さくなる。 However, the signal from the paramagnetic beads SPB depends on the frequency. When the frequency f 1 of the applied magnetic field H 1 is much higher than the magnetization cutoff frequency (ω c = 1 / τ Neel ) of the beads, the paramagnetic beads SPB are not easily magnetized, that is, the paramagnetic beads SPB. too "late" to follow the main magnetic field H 1 that is applied, the signal to be detected is much smaller.

<f且つf>>fであるような極端且つ好適な場合においては、fにおける信号の振幅は、クロストークと常磁性ビーズSPBからの信号との両方を含み、一方でfにおける信号の振幅はクロストークのみである。なぜなら、図5のボード線図から推論され得るように、漏れ磁界SFはfにおいて事実上ゼロに減少させられているからである。後者の場合には、漏れ磁界SFは式[2]により表される。 f 1 <In case f c and f 2 >> f c is such extreme and preferred, the signal at f 1 amplitude includes both a signal from crosstalk and paramagnetic beads SPB, while the amplitude of the signal at f 2 is only crosstalk. This is because the leakage magnetic field SF is effectively reduced to zero at f 2 as can be inferred from the Bode diagram of FIG. In the latter case, the leakage magnetic field SF is expressed by Equation [2].

一方は第1の周波数fによる第1の乗算器MPを用いた、もう一方は第2の周波数fによる第2の乗算器MPを用いた、物質信号UOBの平行復調は、数あるなかでも、それぞれ第1のDC信号DC及び第2のDC信号DCに帰着する。基本的に、第1のDC信号DCは、以下の式[6]により表される:
DC=H+H [6]
第2のDC信号DCは、以下の式[7]により表される:
DC=H [7]
The parallel demodulation of the material signal U OB , one using the first multiplier MP 1 with the first frequency f 1 and the other using the second multiplier MP 2 with the second frequency f 2 , Among other things, each results in a first DC signal DC 1 and a second DC signal DC 2 . Basically, the first DC signal DC 1 is represented by the following equation [6]:
DC 1 = H 1 + H b [6]
The second DC signal DC 2 is represented by the following formula [7]:
DC 2 = H 2 [7]

=Hと仮定すると、減算器DFFにより出力される結果の信号中の結果のDC成分は、値Hのみを有する。好ましくは、該結果の信号はローパスフィルタLPFによりフィルタリングされ、値Hを持つ純粋なDC信号Uを出力する。理想的には、適応器Gは必須ではない(換言すれば、1に等しい利得値を持っても良い)。しかしながら、値Hが値Hと等しくない場合には、利得適応器Gが存在し適切な利得補正因子を出力する場合、信号Uは依然として値Hのみにより決定される。これにより、例えば第2の周波数fがf>>fではなく単にf>fである場合にも可能である。好適ではないが、本発明は、第1及び第2の周波数f及びfが共に所謂カットオフ周波数よりも高い場合にさえも、依然として動作する。いずれにしても、f>fである。 Assuming H 1 = H 2 , the resulting DC component in the resulting signal output by the subtractor DFF has only the value H b . Preferably, the resulting signal is filtered by a low pass filter LPF to output a pure DC signal U 0 with value H b . Ideally, the adaptive unit G V is not essential (in other words, may have a gain value equal to 1). However, if the value H 1 is not equal to the value H 2 , the signal U 0 is still determined solely by the value H b if the gain adaptor G V is present and outputs an appropriate gain correction factor. Thus, for example, it is possible even when the second frequency f 2 is not f 2 >> f 1 but simply f 2 > f 1 . Although not preferred, the present invention still operates even when the first and second frequencies f 1 and f 2 are both higher than the so-called cutoff frequency. In any case, a f 2> f c.

図7は、磁気クロストーク場を補償するために付加的な磁場が生成される、本発明の実施例を示す。本発明の上述した実施例において、磁気クロストークの影響は低減される。しかしながら、磁気クロストークをより直接的に消去することも可能である。それ故、磁化可能な物体SPBを磁化するための第1の主磁場Hを生成する第1のコイルLにより実装される第1の外部磁場発生器と、第1の外部磁場Hと漏れ磁界SF(図7には図示されていないが、図2を参照されたい)との間の磁気クロストークにより引き起こされる電気物体信号におけるクロストーク信号成分を低減させるためのクロストーク低減手段とが備えられる。クロストーク低減手段は、第1の外部主磁場Hと漏れ磁界SFとの間の磁気クロストークを補償するための第2の主磁場Hを生成する第2のコイルLにより実装される第2の外部磁場発生器を有する。 FIG. 7 shows an embodiment of the present invention in which an additional magnetic field is generated to compensate for the magnetic crosstalk field. In the above-described embodiment of the present invention, the effect of magnetic crosstalk is reduced. However, it is also possible to erase the magnetic crosstalk more directly. Thus, a first external magnetic field generator which is implemented by the first coil L A for generating a first main field H A for magnetizing the magnetizable object SPB, a first external magnetic field H A Crosstalk reducing means for reducing crosstalk signal components in the electrical object signal caused by magnetic crosstalk with the leakage magnetic field SF (not shown in FIG. 7, but see FIG. 2) Provided. Crosstalk reduction means is implemented by the second coil L B to generate a second main magnetic field H B for compensating the magnetic cross-talk between the first outer main magnetic field H A and the leakage magnetic field SF A second external magnetic field generator;

x方向の成分を相殺するために同一の位相及び周波数を持つ干渉場H及びHを用いる本方法は、常磁性ビーズSPBを磁化するために(上述の実施例と同様に)内部的に印加される磁場を利用するセンサのために、又は図7に示されるように常磁性ビーズSPBを磁化するために外部的に印加される磁場を利用するセンサのために利用されることができる。後者の場合、第2のコイルLは、印加される完全に均一ではない第1の主磁場Hに対する第1のコイルLの僅かな不整合に起因する磁気クロストーク、又は例えば本発明の他の実施例を用いて上述した理由のためにクロストークを引き起こすような他のいずれかの理由に起因する磁気クロストークを相殺するために利用される。例えば図7においては、常磁性ビーズSPBを磁化するために利用される第1のコイルLは、該コイルが発生する磁場Hがx方向に小さな成分を持つよう不整合にされている。図7においては、該不整合は、ゼロに等しくない角αにより示される。磁気センサMSの動作の間、同一の周波数を持つ第1及び第2のAC電流はそれぞれ、第1及び第2のコイルL及びLを流れる。x成分の同一の振幅を持ち且つ逆方向の第2の主磁場Hを生成するために第2のコイルLを利用することにより、(クロストークである)x成分が相殺されることができる。結果の磁場Hresは従ってx成分を持たず、即ち磁気クロストークが相殺され、GMRにおいてx方向には漏れ磁界SFにより引き起こされた水平方向の(外部的に引き起こされた)磁場のみが存在する。ことによると、例えば一般に知られたフィードバック手法を利用することにより、クロストーク相殺は自動的に実行されても良い。 The method of using the interference field H A and H B having the same phase and frequency to offset the x-direction component, in order to magnetize the paramagnetic beads SPB (similarly to the above embodiment) internally It can be used for a sensor that utilizes an applied magnetic field or for a sensor that utilizes an externally applied magnetic field to magnetize the paramagnetic beads SPB as shown in FIG. In the latter case, the second coil L B is the magnetic cross talk due to slight misalignment of the first coil L A first not completely uniform the applied against the main magnetic field H A, or, for example, the present invention Other embodiments are used to offset magnetic crosstalk due to any other reason that causes crosstalk for the reasons described above. In Figure 7, for example, the first coil L A, which is used to magnetize the paramagnetic beads SPB, the magnetic field H A of the coil occurs is inconsistent to have a small component in the x-direction. In FIG. 7, the misalignment is indicated by an angle α that is not equal to zero. Each during operation of the magnetic sensor MS, the first and second AC current having the same frequency flows through the first and second coil L A and L B. By utilizing the second coil L B to generate a second main magnetic field H B of and backward have the same amplitude of the x component, that (a crosstalk) x component is canceled it can. The resulting magnetic field H res thus has no x component, i.e. the magnetic crosstalk is canceled out and in the GMR there is only a horizontal (externally induced) magnetic field in the x direction caused by the leakage magnetic field SF. . Perhaps crosstalk cancellation may be performed automatically, for example by using a generally known feedback technique.

図8は、実際の(生体)測定の前に、常磁性ビーズSPBが未だ存在しないときに、物体信号UOBの振幅が測定及び保存され、実際の測定の間、常磁性ビーズが存在するときに、現在の物体信号UOFの振幅から前記保存された振幅が減算され、それによりクロストークのない出力信号を出力する、本発明の方法を示す。 8, prior to the actual (biological) measurements, when the paramagnetic beads SPB does not yet exist, the amplitude of the object signal U OB is measured and stored during the actual measurement, when the paramagnetic beads are present Shows the method of the present invention in which the stored amplitude is subtracted from the amplitude of the current object signal U OF , thereby outputting an output signal without crosstalk.

第1の主ステップの間、磁気センサMSは、磁化可能な物体が存在しない状態で、例えば常磁性ビーズが存在しない状態で、主磁場Hを生成する。次いで、常磁性ビーズが存在し該磁場が常磁性ビーズに起因するものであるかのように、磁場Hが検知される。かくして、常磁性ビーズが存在しない状態で、電気物体信号UOBが生成される。このことは、物体信号UOBが基本的に100%磁気クロストークであることを意味する。電気物体信号UOBは、周波数ローパスLPFによりフィルタリングされる。結果の出力信号Uは、純粋なDC信号である。該信号は、メモリMMに保存される。 During the first main step, the magnetic sensor MS generates the main magnetic field H in the absence of magnetizable objects, for example in the absence of paramagnetic beads. The magnetic field H is then detected as if there were paramagnetic beads and the magnetic field was due to the paramagnetic beads. Thus, the electric object signal UOB is generated in the absence of paramagnetic beads. This means that the object signal U OB is basically 100% magnetic crosstalk. The electrical object signal U OB is filtered by a frequency low-pass LPF. The output signal U 0 results a pure DC signal. The signal is stored in the memory MM.

第2の主ステップの間、磁気センサMSは、常磁性ビーズSPBが存在する間に、主磁場Hを生成する。次いで、磁場Hが検知され、更なる電気物体信号UFOBが生成される。ここでは常磁性ビーズSPBが存在しているという事実のため、更なる電気物体信号UFOBは、検知される漏れ磁界SF(従って目標TR(図2を参照)の量に関する情報を含む)と磁気クロストークとの両方により決定される。更なる電気物体信号UOBもまた、周波数ローパスLPFによりフィルタリングされる。結果の更なる出力信号U0Fもまた、純粋なDC信号である。次いで減算器SBTRにより、前記第1の主ステップの間に保存されたDC信号が、ここで生成されたDC信号から減算され、これにより目標TRの数を表すクロストークのないDC信号である、DC出力電圧信号UOUTを生成する。このことは、信号U及びUOFの両方におけるクロストーク成分が等しいことによる。勿論、前記減算は反転されられても良い。更に、信号U0Fをも保存して、次いで後に信号U及びU0Fの両方を取得し、これらの信号を相互に減算して、DC出力電圧UOUTを生成することも可能である。 During the second main step, the magnetic sensor MS generates the main magnetic field H while the paramagnetic beads SPB are present. The magnetic field H is then detected and a further electrical object signal U FOB is generated. Due to the fact that here the paramagnetic beads SPB are present, the further electrical object signal U FOB contains the leakage magnetic field SF (and thus contains information on the amount of the target TR (see FIG. 2)) and the magnetic field. It is determined both by crosstalk. The further electrical object signal U OB is also filtered by a frequency low pass LPF. The resulting further output signal U 0F is also a pure DC signal. The DC signal stored during the first main step is then subtracted from the DC signal generated here by the subtractor SBTR, so that it is a DC signal without crosstalk representing the number of target TRs. A DC output voltage signal U OUT is generated. This is due to the equal crosstalk component in both signals U 0 and U OF . Of course, the subtraction may be reversed. It is also possible to store the signal U 0F and then later obtain both signals U 0 and U 0F and subtract them from each other to produce the DC output voltage U OUT .

上述の実施例は本発明を限定するものではなく説明するものであって、当業者は添付する請求項により定義される本発明の範囲から逸脱することなく多くの代替実施例を設計することが可能であろうことは留意されるべきである。請求項において、括弧に挟まれたいずれの参照記号も、請求の範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。「有する(comprising、comprises等)」なる語は、請求項又は明細書全体に記載されたもの以外の要素又はステップの存在を除外するものではない。要素の単数形の参照は、複数のかような要素の存在を除外するものではない。特定の手段が相互に異なる従属請求項に列挙されているという単なる事実は、これら手段の組み合わせが利用されることができないことを示すものではない。説明及び請求項における上端(top)、底部(bottom)、上(over)、下(under)等のようないずれの語も、説明的な目的のために利用されるものであり、必ずしも相対的な位置を示すものではない。このように利用される語は、適切な環境においては相互に交換可能であり、ここで記載される本発明の実施例は、図によって記載され又は説明されるものとは異なる方向における動作が可能であることは理解されるべきである。   The embodiments described above are intended to illustrate rather than limit the invention, and those skilled in the art can design many alternative embodiments without departing from the scope of the invention as defined by the appended claims. It should be noted that it may be possible. In the claims, any reference signs placed between parentheses shall not be construed as limiting the claim. The word “comprising” does not exclude the presence of elements or steps other than those listed in a claim or in the entire specification. Reference to an element in the singular does not exclude the presence of more than one such element. The mere fact that certain measures are recited in mutually different dependent claims does not indicate that a combination of these measured cannot be used. Any words such as top, bottom, over, under, etc. in the description and in the claims are used for descriptive purposes and are not necessarily relative. It does not indicate the correct position. The terms used in this manner are interchangeable in the appropriate environment, and the embodiments of the invention described herein can operate in different directions than those described or illustrated by the figures. It should be understood that.

基板及び複数の磁気センサを有するバイオチップを示す。1 shows a biochip having a substrate and a plurality of magnetic sensors. 一体化された磁場励起を用いた磁気センサの例を示す。An example of a magnetic sensor using integrated magnetic field excitation is shown. GMRの層が磁場に敏感な方向における磁場成分の関数として、GMRの抵抗を示す。The GMR resistance is shown as a function of the magnetic field component in a direction in which the GMR layer is sensitive to the magnetic field. 物体信号におけるクロストーク信号成分と物体信号の残りとを区別するために、クロストーク信号と検知された漏れ磁界との位相差が利用される、本発明の実施例を示す。In order to distinguish between the crosstalk signal component in the object signal and the rest of the object signal, an embodiment of the present invention is shown in which the phase difference between the crosstalk signal and the detected leakage magnetic field is utilized. 図6に示された本発明の実施例を更に説明するためのボード線図を示す。FIG. 7 shows a Bode diagram for further explaining the embodiment of the present invention shown in FIG. 6. 物体信号におけるクロストーク信号成分と物体信号の残りとを区別するために、クロストーク信号と検知された漏れ磁界との振幅差が利用される、本発明の実施例を示す。In order to distinguish the crosstalk signal component in the object signal from the rest of the object signal, an embodiment of the present invention is shown in which the amplitude difference between the crosstalk signal and the detected leakage magnetic field is utilized. 磁気クロストーク場を補償するために付加的な磁場が生成される、本発明の実施例を示す。Fig. 4 shows an embodiment of the invention in which an additional magnetic field is generated to compensate for the magnetic crosstalk field. 実際の(生体)測定の前に、常磁性ビーズが未だ存在しないときに、物体信号の振幅が測定及び保存され、実際の測定の間、常磁性ビーズが存在するときに、現在の物体信号の振幅から前記保存された振幅が減算され、それによりクロストークのない出力信号を出力する、本発明の方法を示す。Before the actual (biological) measurement, the amplitude of the object signal is measured and stored when the paramagnetic beads are not yet present, and during the actual measurement the current object signal Fig. 4 illustrates the method of the invention wherein the stored amplitude is subtracted from the amplitude, thereby outputting an output signal without crosstalk.

Claims (17)

磁化されたときに磁化可能な物体により生成される漏れ磁界を検知し、前記検知された漏れ磁界に依存する電気物体信号を生成する磁気センサであって、前記センサは、前記磁化可能な物体を磁化するための主磁場を生成するための磁場発生器と、前記主磁場と前記漏れ磁界との間の磁気クロストークにより引き起こされる前記電気物体信号中のクロストーク信号成分の影響を低減させるためのクロストーク低減手段とを有し、前記クロストーク低減手段は、前記クロストーク信号成分と前記電気物体信号の残りの部分との間で信号特性を区別し、電気出力信号を生成するように構成されたセンサ。   A magnetic sensor for detecting a leakage magnetic field generated by a magnetizable object when magnetized and generating an electric object signal dependent on the detected leakage magnetic field, wherein the sensor detects the magnetizable object A magnetic field generator for generating a main magnetic field for magnetizing, and for reducing the influence of a crosstalk signal component in the electric object signal caused by magnetic crosstalk between the main magnetic field and the leakage magnetic field Crosstalk reduction means, wherein the crosstalk reduction means is configured to distinguish signal characteristics between the crosstalk signal component and the rest of the electrical object signal and generate an electrical output signal. Sensor. 前記信号特性は信号の位相であることを特徴とする、請求項1に記載のセンサ。   The sensor according to claim 1, wherein the signal characteristic is a phase of a signal. 前記クロストーク低減手段は、前記クロストーク信号成分に対して直交する直交電気信号を生成するための手段と、前記電気物体信号により前記直交電気信号を乗算する乗算器とを有し、前記乗算の後の結果の信号は、前記電気出力信号のための基準を形成することを特徴とする、請求項2に記載のセンサ。   The crosstalk reducing means includes means for generating an orthogonal electric signal orthogonal to the crosstalk signal component, and a multiplier for multiplying the orthogonal electric signal by the electric object signal. A sensor according to claim 2, characterized in that a later resulting signal forms a reference for the electrical output signal. 前記クロストーク低減手段は、前記乗算の後の前記結果の信号をフィルタリングするローパスフィルタを有し、前記ローパスフィルタの後の結果の信号が前記電気出力信号であることを特徴とする、請求項3に記載のセンサ。   The crosstalk reducing means includes a low-pass filter that filters the resulting signal after the multiplication, and the resulting signal after the low-pass filter is the electrical output signal. Sensor. 前記主磁場の周波数は、前記検知された漏れ磁界と前記主磁場との間のラジアンで表される位相差が、π/2+nπと略等しくとなるように選択され、ここでnは整数であることを特徴とする、請求項3又は4に記載のセンサ。   The frequency of the main magnetic field is selected such that the phase difference expressed in radians between the detected leakage magnetic field and the main magnetic field is approximately equal to π / 2 + nπ, where n is an integer. The sensor according to claim 3 or 4, characterized in that. 前記信号特性は信号の振幅であることを特徴とする、請求項1に記載のセンサ。   The sensor according to claim 1, wherein the signal characteristic is a signal amplitude. 前記主磁場は、第1の周波数を持つ第1の磁気信号と、前記第1の周波数よりもかなり長く且つ前記磁化可能な物体の磁化カットオフ周波数よりも長い第2の周波数を持つ第2の磁気信号とを有し、前記第1及び第2の磁気信号は、前記第1の周波数及び第1の振幅を持つ前記電気物体信号における第1の電気信号成分を生成し、且つ前記第2の周波数及び第2の振幅を持つ前記電気物体信号における第2の電気信号成分を生成し、前記クロストーク低減手段は、前記第1及び第2の電気信号成分の振幅を測定し、前記測定された振幅を相互に減算する手段を有し、前記減算の後の結果の信号が、前記電気出力信号のための基準を形成することを特徴とする、請求項6に記載のセンサ。   The main magnetic field has a first magnetic signal having a first frequency and a second frequency having a second frequency that is much longer than the first frequency and longer than the magnetization cutoff frequency of the magnetizable object. The first and second magnetic signals generate a first electrical signal component in the electrical object signal having the first frequency and a first amplitude, and the second magnetic signal. Generating a second electrical signal component in the electrical object signal having a frequency and a second amplitude, wherein the crosstalk reducing means measures the amplitude of the first and second electrical signal components and the measured 7. A sensor according to claim 6, comprising means for subtracting amplitudes from each other, the resulting signal after the subtraction forms a reference for the electrical output signal. 前記クロストーク低減手段は、前記減算の後の結果の信号をフィルタリングするためのローパスフィルタを有し、前記ローパスフィルタの後の結果の信号が前記電気出力信号であることを特徴とする、請求項7に記載のセンサ。   The crosstalk reducing means includes a low-pass filter for filtering the resultant signal after the subtraction, and the resultant signal after the low-pass filter is the electrical output signal. 8. The sensor according to 7. 前記第1の周波数は前記磁化カットオフ周波数よりも低く、前記第2の周波数は前記磁化カットオフ周波数よりもかなり高いことを特徴とする、請求項7又は8に記載のセンサ。   The sensor according to claim 7 or 8, wherein the first frequency is lower than the magnetization cutoff frequency, and the second frequency is considerably higher than the magnetization cutoff frequency. 磁化されたときに磁化可能な物体により生成される漏れ磁界を検知し、前記検知された漏れ磁界に依存する電気物体信号を生成する磁気センサであって、前記センサは、前記磁化可能な物体を磁化するための第1の主磁場を生成するための第1の外部磁場発生器と、前記第1の外部主磁場と前記漏れ磁界との間の磁気クロストークにより引き起こされる前記電気物体信号中のクロストーク信号成分の影響を低減させるためのクロストーク低減手段とを有し、前記クロストーク低減手段は、前記第1の外部主磁場と前記漏れ磁界との間の磁気クロストークを補償するための第2の主磁場を生成するための第2の外部磁場発生器を有するセンサ。   A magnetic sensor for detecting a leakage magnetic field generated by a magnetizable object when magnetized and generating an electric object signal dependent on the detected leakage magnetic field, wherein the sensor detects the magnetizable object A first external magnetic field generator for generating a first main magnetic field for magnetizing, and in the electric object signal caused by magnetic crosstalk between the first external main magnetic field and the leakage magnetic field Crosstalk reducing means for reducing the influence of a crosstalk signal component, and the crosstalk reducing means compensates for magnetic crosstalk between the first external main magnetic field and the leakage magnetic field. A sensor having a second external magnetic field generator for generating a second main magnetic field. 前記第1及び第2の外部磁場発生器は、それぞれ第1及び第2の交流電流が流れる第1及び第2のコイルを有し、前記第1及び第2の交流電流は同一の周波数を持ち、前記磁気センサの動作中に流れることを特徴とする、請求項10に記載の磁気センサ。   The first and second external magnetic field generators have first and second coils through which first and second alternating currents flow, respectively, and the first and second alternating currents have the same frequency. The magnetic sensor according to claim 10, wherein the magnetic sensor flows during operation of the magnetic sensor. 前記クロストーク低減手段は、前記磁気クロストークを最小化するために、前記第1の交流電流の振幅と第2の交流電流の振幅との比を適応させる手段を有することを特徴とする、請求項11に記載の磁気センサ。   The crosstalk reducing means includes means for adapting a ratio between the amplitude of the first alternating current and the amplitude of the second alternating current in order to minimize the magnetic crosstalk. Item 12. The magnetic sensor according to Item 11. 前記クロストーク低減手段は、前記磁気クロストークを最小化するために、前記第1の交流電流の位相と第2の交流電流の位相との差を適応させる手段を有することを特徴とする、請求項11又は12に記載の磁気センサ。   The crosstalk reducing means includes means for adapting a difference between the phase of the first alternating current and the phase of the second alternating current in order to minimize the magnetic crosstalk. Item 13. The magnetic sensor according to Item 11 or 12. 請求項1乃至13のいずれか一項に記載の磁気センサを有するバイオチップ。   A biochip comprising the magnetic sensor according to any one of claims 1 to 13. 磁化されたときに磁化可能な物体により生成される漏れ磁界を検知するための方法であって、
前記磁化可能な物体を磁化するための主磁場を生成するステップと、
前記磁化可能な物体から生成される漏れ磁界を検知するステップと、
前記検知された漏れ磁界から電気物体信号を生成するステップと、
前記主磁場と前記検知された漏れ磁界との間の磁気クロストークにより引き起こされる前記電気物体信号におけるクロストーク信号と、前記電気物体信号の残りの部分との間で信号特性を区別するステップと、
前記区別された信号特性を電気出力信号を生成するために利用するステップと、
を有する方法。
A method for detecting a leakage magnetic field generated by a magnetizable object when magnetized, comprising:
Generating a main magnetic field for magnetizing the magnetizable object;
Detecting a leakage magnetic field generated from the magnetizable object;
Generating an electrical object signal from the detected leakage magnetic field;
Distinguishing signal characteristics between a crosstalk signal in the electrical object signal caused by magnetic crosstalk between the main magnetic field and the detected leakage magnetic field, and the rest of the electrical object signal;
Utilizing the differentiated signal characteristics to generate an electrical output signal;
Having a method.
磁化されたときに磁化可能な物体により生成される漏れ磁界を検知するための方法であって、
前記磁化可能な物体を磁化するための第1の主磁場を生成するステップと、
前記磁化可能な物体から生成される漏れ磁界を検知するステップと、
前記検知された漏れ磁界から電気物体信号を生成するステップと、
前記第1の主磁場と前記検知された漏れ磁界との間の磁気クロストークにより引き起こされる前記電気物体信号におけるクロストーク信号を補償するための第2の主磁場を生成するステップと、
電気出力信号を生成するステップと、
を有する方法。
A method for detecting a leakage magnetic field generated by a magnetizable object when magnetized, comprising:
Generating a first main magnetic field for magnetizing the magnetizable object;
Detecting a leakage magnetic field generated from the magnetizable object;
Generating an electrical object signal from the detected leakage magnetic field;
Generating a second main magnetic field to compensate for crosstalk signals in the electrical object signal caused by magnetic crosstalk between the first main magnetic field and the detected leakage magnetic field;
Generating an electrical output signal;
Having a method.
磁化されたときに磁化可能な物体により生成される漏れ磁界を検知するための方法であって、
第1の主ステップにおいて、
磁化可能な物体が存在しない状態で主磁場を生成するステップと、
磁化可能な物体が存在するとした場合に該磁化可能な物体から生成された漏れ磁界であるかのように前記磁場を検知するステップと、
前記検知された磁場から電気物体信号を生成するステップと、
前記電気物体信号の振幅を測定するステップと、
前記電気物体信号の振幅をメモリに保存するステップと
を実行するステップと、
第2の主ステップにおいて、
前記磁化可能な物体を磁化するための主磁場を生成するステップと、
前記磁化可能な物体から生成される漏れ磁界を検知するステップと、
前記検知された漏れ磁界から更なる電気物体信号を生成するステップと、
前記更なる電気物体信号の振幅を測定するステップと、
前記保存された前記電気物体信号の振幅を取得するステップと、
前記保存された振幅と前記更なる電気物体信号の振幅とを相互に減算し、それにより電気出力信号を生成するステップと、
を実行するステップと、
を有する方法。
A method for detecting a leakage magnetic field generated by a magnetizable object when magnetized, comprising:
In the first main step,
Generating a main magnetic field in the absence of a magnetizable object;
Detecting the magnetic field as if it were a stray field generated from the magnetizable object if there was a magnetizable object;
Generating an electrical object signal from the detected magnetic field;
Measuring the amplitude of the electrical object signal;
Storing the amplitude of the electrical object signal in a memory; and
In the second main step,
Generating a main magnetic field for magnetizing the magnetizable object;
Detecting a leakage magnetic field generated from the magnetizable object;
Generating a further electrical object signal from the detected leakage magnetic field;
Measuring the amplitude of the further electrical object signal;
Obtaining an amplitude of the stored electrical object signal;
Subtracting the stored amplitude and the amplitude of the further electrical object signal from each other, thereby generating an electrical output signal;
A step of performing
Having a method.
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